Le rôle du système respiratoire est d’obtenir l’oxygène qui est librement disponible dans l’air que nous respirons. Les poumons du cheval, ainsi que tout son appareil respiratoire, sont des éléments essentiels pour son fonctionnement. D’une par leur taille, mais également de par leurs fonctions vitales. En effet, le cheval doit disposer de capacités respiratoires performantes s’il souhaite pouvoir tenir le rythme de son action, tout en fournissant convenablement son organisme en oxygène, et en éliminant le gaz carbonique. L’appareil respiratoire du cheval est en quelque sorte le moteur de tous les autres organes du cheval, notamment de son cœur.
Comment l’appareil respiratoire du cheval fonctionne-t-il à l’entraînement ? Comment en mesurer les effets ?
Au cours des dernières décennies, la recherche sur les chevaux d’exercice a fourni des preuves croissantes que le système respiratoire peut être un facteur limitant pour la performance maximale, même chez les animaux sains. (Art et al., 1990a ; Bayly et al., 1983 ; Bayly et al., 1987 ; Erickson et al., 1991 ; Hodgson et al., 1990 ; Jones et Lindsdtedt, 1993 ; Knight et al., 1991 ; Poole, 2004 ; Thornton et al., 1983 ; Wagner et al., 1989). Par conséquent, tout dysfonctionnement pulmonaire, même subclinique ou modéré, peut altérer de manière significative le métabolisme aérobie des chevaux à l’effort. L’observation que les anomalies respiratoires sont fréquemment responsables du syndrome de ” mauvaise performance ” chez le cheval (Arthur, 1990 ; Evans et Marlin, 1999 ; Franklin et al., 2012 ; McNamara et al., 1990 ; Morris et Seeherman, 1991) confirme l’importance d’une fonction pulmonaire optimale chez le cheval athlète. Une bonne compréhension des particularités de la structure et de la fonction respiratoires équines est essentielle pour une évaluation complète du système respiratoire et la correction éventuelle de ses dysfonctionnements.
Le fonctionnement de l’appareil respiratoire
L’appareil respiratoire du cheval est construit en 3 grandes parties :
- Les voies aérifères : c’est l’interface que l’on peut retrouver entre l’air de l’extérieur et les poumons.
- Les alvéoles pulmonaires : c’est l’espace où se fait l’échange entre les gaz et le sang.
Les muscles de la cage thoracique : ce sont les muscles qui produisent une modulation du volume des alvéoles, et donc par conséquence des échanges gazeux qui découlent de ces alvéoles.
L’échange gazeux est la principale fonction du poumon, qui assure le transport de l’oxygène (O2) de l’air vers le sang et du dioxyde de carbone (CO2) dans le sens inverse.
Contrairement à l’Homme, le cheval ne possède pas la capacité d’ouvrir la bouche. Afin d’augmenter sa capacité respiratoire, il doit ouvrir ses naseaux. Une forte dilatation des ces derniers permet de faire circuler un grand volume d’air dans les voies aérifères grâce aux muscles faciaux.
En effet, de la même manière que la fréquence cardiaque, la fréquence respiratoire du cheval évolue en fonction de son activité :
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- Au repos : entre 10 et 12 mouvements/minute
- Au pas : 18 mouvements/minute
- Après 5 minutes de trot : 52 mouvements/minute
- Après 5 minutes de galop : 78 mouvements/minute
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Chaque échange respiratoire est constitué d’une phase inspiration – 80% d’azote, 20% d’oxygène et quelques traces de gaz carbonique – et d’une phase d’expiration. Lors de cette phase d’expulsion, l’oxygène baisse à 15% et le gaz carbonique augmente à 5%.
La quantité d’air inspirée par le cheval est de 66 L par minute au repos, tandis que ses poumons ont une capacité d’air de 50 L. Une singularité de l’appareil respiratoire du cheval est le volume d’air inutile qu’il inhale. En effet, on estime qu’environ 60% de l’air inspiré par le cheval reste dans ses naseaux, sa trachée et son larynx.
Les changements induits par l’exercice dans la ventilation alvéolaire et le rapport espace mort/volume courant chez les chevaux dépendent du type d’exercice effectué. Pendant un exercice léger à modéré, le volume de l’espace mort ne change pas de manière significative. Par conséquent, l’augmentation du volume courant va augmenter la ventilation alvéolaire et diminuer le rapport espace mort/volume courant.
Si l’exercice est prolongé à un rythme constant, la ventilation de l’espace mort augmentera par une augmentation simultanée de la ventilation alvéolaire.
Cette adaptation reflète probablement le rôle thermorégulateur du système respiratoire. Enfin, lors d’un effort intense, on observe une diminution de ce ratio d’environ 60% à 20%. En termes absolus, l’espace mort physiologique est réduit de 3,5 L au repos à 2,5 L pendant un exercice intense.
Transformations physiologiques sur l’appareil respiratoire provoquées par l’entraînement
Le système respiratoire du cheval a pour objectif de faire passer l’oxygène de l’air que le cheval inspire vers le sang, pour ensuite l’emmener jusqu’aux muscles. Bien que le système respiratoire soit déjà très développé, sa transformation ne peut être que très limitée avec l’entraînement.
En effet, l’entraînement ne permet pas au cheval d’agrandir le volume de ses poumons, mais lui permet cependant d’augmenter sa capacité à utiliser l’air inspiré et expiré. À force d’être sollicitées, les parois du cœur vont s’épaissir et permettre de pomper l’air plus efficacement. Cela contribue à l’amélioration du transport de l’oxygène et donc au final améliore les capacités aérobies.
Un cheval soumis à des efforts de manière régulière aura ainsi une meilleure condition respiratoire, en optimisant la force et la résistance de ses muscles respiratoires.
On peut notamment observer ce phénomène chez les jeunes chevaux. L’étude proposée par Hiraga and All (1997) déclare qu’une augmentation de l’intensité et de la durée de l’entraînement sur une période de 8 semaines permet une augmentation de la VO2max de 7% chez des pur-sang de 2 ans – au début de leur entraînement.
Knight et all (1991) démontrent dans une autre étude que des augmentations non négligeables de la VO2max sont observables au cours des deux premières semaines d’entraînement. C’est ainsi lors de cette période que s’opère une amélioration des capacités cardiaques chez les jeunes chevaux.
Ces résultats indiquent que même un exercice de faible intensité peut avoir un effet sur la fonction cardio-pulmonaire au cours des premières étapes de l’entraînement.
Il demeure cependant important que le cheval soit également dans de bonnes conditions hors l’entraînement, afin d’avoir un appareil respiratoire en bonne santé. En effet, les pathologies respiratoires – telles que l’asthme – sont la première source de contre performance. Il est donc important de veiller à une bonne qualité de l’air au sein de l’écurie.
Si vous souhaitez en savoir plus nous vous conseillons cet article sur l’influence de la qualité de l’air dans l’écurie.
Comment mesurer la capacité respiratoire du cheval athlète ?
– La spirométrie : test de mesure de la respiration qui permet de mesurer le volume d’air inspiré et expiré.
– VO2 max : le volume maximal d’oxygène qu’un organisme aérobie peut consommer par unité de temps lors d’un exercice dynamique aérobie maximal.
En effet, la consommation d’oxygène (VO2) est une fonction linéaire de la vitesse. Plus la vitesse augmente, plus la demande en oxygène augmente jusqu’à atteindre un maximum : la VO2max. Si la demande n’est pas satisfaite, l’énergie utilisée est consommée sans oxygène : c’est la phase anaérobie du travail.
Si vous souhaitez en savoir plus nous vous conseillons cet article sur la création énergétique chez le cheval athlète.
Il est possible de classer le travail en fonction du pourcentage de VO2max. Elle augmente avec l’entraînement, principalement pendant les premières semaines. L’oxygène non fourni pendant le travail constitue ce que l’on appelle la dette en oxygène. Cette dette doit être compensée après l’arrêt de l’exercice. Ceci se traduit par une diminution lente de la VO2, et par la même occasion, de la fréquence cardiaque et respiratoire.
– Taux de lactates : métabolite du glucose produit par les tissus de l’organisme lorsque l’apport en oxygène est insuffisant.
Le taux de lactates est ainsi un marqueur de déficit en oxygène ou d’hypoxémie (faible taux d’oxygène dans le sang). Il peut être mesuré par exemple pour déterminer la gravité de la situation chez un cheval en colique ou hospitalisé pour des soins intensifs. Un taux de lactates supérieur à 8 mmol/L est signe d’une situation très grave.
Chez le cheval de course, on détermine un seuil d’anaérobie correspond à une lactatémie de 4 mmol/L. Au-delà de ce seuil, on considère que le cheval est en situation de déficit en oxygène.
Conclusion
L’entraînement n’a pas de réel effet sur le système respiratoire du cheval, car il n’est pas possible d’augmenter la capacité de ventilation des poumons ou la vitesse d’échange des gaz (oxygène et dioxyde de carbone). Cependant un appareil respiratoire dysfonctionnel est l’une des principale source de contre-performance chez le cheval, car c’est lui qui alimente les muscles et le cœur.
Ainsi, il est important de mesurer fréquemment le rythme respiratoire afin de détecter de potentielles pathologies.
L’intégration de l’évaluation de la fonction pulmonaire à son suivi de santé apporte une valeur évidente. Cela permet une évaluation précise de la fonction respiratoire du cheval, ce qui est essentiel notamment lors d’examen de contre performance.
SOURCES :
www.vitalherbs.be. (n.d.). Vitalherbs articles. [online] Available at: https://www.vitalherbs.be/fr/nos-articles/2019-12-08-asthme-emphyseme-allergies-pathologies-respiratoires-l-intestin-permeable-leaky-gut [Accessed 13 Jul. 2023].
HIRAGA, A., KAI, M., KUBO, K. and SUGANO, S. (1997). The Effect of Training Intensity on Cardiopulmonary Function in 2 Year-Old Thoroughbred Horses. Journal of Equine Science, 8(3), pp.75–80. doi:https://doi.org/10.1294/jes.8.75.
HIRAGA, A., KAI, M., KUBO, K. and SUGANO, S. (1997). Effects of Low Intensity Exercise during the Breaking Period on Cardiopulmonary Function in Thoroughbred Yearlings. Journal of Equine Science, 8(1), pp.21–24. doi:https://doi.org/10.1294/jes.8.21.
Hodgson, D.R., Kenneth Harrington Mckeever and Mcgowan, C.M. (2014). The athletic horse : principles and practice of equine sports medicine. St. Louis: Saunders/Elsevier.
Mots clés : système respiratoire, physiologie équine, entraînement, poumons, cheval athlète, vétérinaire équin
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